蒸气云爆炸定义

1）蒸气云爆炸事故情景

设2000m3油罐汽油较大规模泄漏，泄漏量37857kg，经蒸发形成油蒸气，遇点火源发生爆炸事故的危害范围。 2）蒸气云爆炸总能量

油气爆炸总能量由下式计算： E=1.8 aWfQf

式中：1.8－地面爆炸系数；

a－可燃气体蒸气云的当量系数，取0.04； Wf－汽油泄漏量（kg）；37857kg（占油罐储量2.6%） Qf－汽油燃烧热（kJ/kg）。 经计算E= 1.1903×108 kJ 3）蒸气云爆炸当量

蒸气云TNT当量由下式计算： WTNT = aWfQf/QTNT

式中： WTNT、a、Wf、Qf计算同上； QTNT—TNT爆炸热，取QTNT=4520 kJ/kg。 经计算WTNT =1.463×104 kg 4）爆炸冲击波超压伤害范围 （1）死亡区范围

死亡区按TNT冲击波超压－冲量准则公式计算： R=13.6（WTNT/1000）0.37 =36.7m

（2）重伤和轻伤区范围

重伤和轻伤按蒸气云爆炸冲击波超压公式计算：

Ln（△PS /P0）= -0.9126-1.5058 LnZ+0.167 Ln2Z-0.032 Ln3Z

LPG罐区定量模拟评价

模拟事故及条件

液化石油气（LPG）一旦大量泄漏，极易与周围空气混合形成爆炸性混合物，如遇到明火引起火灾爆炸，其产生的爆炸冲击波及爆炸热火球热辐射破坏、伤害作用极大。LPG罐区发生过的事故类型主要有蒸气云爆炸（UVCE）和沸腾液体扩展蒸气云爆炸（BLEVE）。蒸气云爆炸（UVCE）是指可燃气体或蒸气与空气的云状混合物在开阔地上空遇到点火源引发的爆炸。UVCE发生后的危害主要是爆炸冲击波对周围人员、建筑物、储罐等设备的伤害、破坏。沸腾液体扩展蒸气云爆炸（BLEVE）是指液化气体储罐在外部火焰的烘烤下突然破裂，压力平衡破坏，液化石油气（LPG）急剧气化，并随即被火焰点燃而产生的爆炸。BLEVE发生后的危害主要是火球热辐射危害，同时爆炸产生的碎片和冲击波也有一定的危害。

恒源石化炼油厂液化气储罐区共有液化气储罐9台，总储量3000 m3，最大储罐1000m3。 蒸气云爆炸（UVCE）定量模拟评价

TNT当量法是一种对UVCE定量评价的主要方法，首先按超压-冲量准则确定人员伤亡区域及财产损失区域。冲击波超压破坏准则见表1：

表1 冲击波超压破坏、伤害准则

超压/kPa 5.88-9.81 20.7-27.6 68.65-98.

LPG罐区定量模拟评价

模拟事故及条件

液化石油气（LPG）一旦大量泄漏，极易与周围空气混合形成爆炸性混合物，如遇到明火引起火灾爆炸，其产生的爆炸冲击波及爆炸热火球热辐射破坏、伤害作用极大。LPG罐区发生过的事故类型主要有蒸气云爆炸（UVCE）和沸腾液体扩展蒸气云爆炸（BLEVE）。蒸气云爆炸（UVCE）是指可燃气体或蒸气与空气的云状混合物在开阔地上空遇到点火源引发的爆炸。UVCE发生后的危害主要是爆炸冲击波对周围人员、建筑物、储罐等设备的伤害、破坏。沸腾液体扩展蒸气云爆炸（BLEVE）是指液化气体储罐在外部火焰的烘烤下突然破裂，压力平衡破坏，液化石油气（LPG）急剧气化，并随即被火焰点燃而产生的爆炸。BLEVE发生后的危害主要是火球热辐射危害，同时爆炸产生的碎片和冲击波也有一定的危害。

恒源石化炼油厂液化气储罐区共有液化气储罐9台，总储量3000 m3，最大储罐1000m3。 蒸气云爆炸（UVCE）定量模拟评价

TNT当量法是一种对UVCE定量评价的主要方法，首先按超压-冲量准则确定人员伤亡区域及财产损失区域。冲击波超压破坏准则见表1：

表1 冲击波超压破坏、伤害准则

超压/kPa 5.88-9.81 20.7-27.6 68.65-98.

LPG罐区定量模拟评价

模拟事故及条件

液化石油气（LPG）一旦大量泄漏，极易与周围空气混合形成爆炸性混合物，如遇到明火引起火灾爆炸，其产生的爆炸冲击波及爆炸热火球热辐射破坏、伤害作用极大。LPG罐区发生过的事故类型主要有蒸气云爆炸（UVCE）和沸腾液体扩展蒸气云爆炸（BLEVE）。蒸气云爆炸（UVCE）是指可燃气体或蒸气与空气的云状混合物在开阔地上空遇到点火源引发的爆炸。UVCE发生后的危害主要是爆炸冲击波对周围人员、建筑物、储罐等设备的伤害、破坏。沸腾液体扩展蒸气云爆炸（BLEVE）是指液化气体储罐在外部火焰的烘烤下突然破裂，压力平衡破坏，液化石油气（LPG）急剧气化，并随即被火焰点燃而产生的爆炸。BLEVE发生后的危害主要是火球热辐射危害，同时爆炸产生的碎片和冲击波也有一定的危害。

恒源石化炼油厂液化气储罐区共有液化气储罐9台，总储量3000 m3，最大储罐1000m3。 蒸气云爆炸（UVCE）定量模拟评价

TNT当量法是一种对UVCE定量评价的主要方法，首先按超压-冲量准则确定人员伤亡区域及财产损失区域。冲击波超压破坏准则见表1：

表1 冲击波超压破坏、伤害准则

超压/kPa 5.88-9.81 20.7-27.6 68.65-98.

2、火灾、爆炸事故后果模拟分析

罐区所储存物料中，丙酮的闪点最低，燃爆概率较其它物料高，因此在本评价中选取100m3丙酮储罐进行火灾、爆炸事故后果模拟分析。

1）丙酮泄漏后造成火灾、爆炸所需要的时间

丙酮易燃，如果发生泄漏，其蒸气极易与空气形成爆炸性混合物，在存在引火源的条件下，引起燃烧爆炸事故。

丙酮液体泄漏可根据流体力学中的柏努力方程计算泄漏量。当裂口不规则时，可采取等效尺寸代替；当泄漏过程中压力变化时，则往往采用如下经验公式：

Q?CdA?2(P?P0)??2gh

式中：

Q：液体泄漏速率，㎏/s；

Cd：液体泄漏系数，选择情况参照表5.7，取0.50； A：裂口面积，1/4×（0.05×20%）2×3.14=0.0000785m2； ρ：泄漏液体密度，㎏/m3，丙酮密度取800㎏/m3； p-p0:0Pa；(设备内为常压) g：重力加速度，9.8m/s2； h：裂口之上液位高度，3.0m。

泄漏系数Cd的取值通常可从标准化学工程手册中查到。下表为常用的液体泄漏系数数据。

附表4.15 液体泄漏系数Cd

雷诺数Re ＞100 裂口形状 圆形（多边形） 0.65 三角形 0.60 长方形 0.55 ≤100 0.50 0.45 0.40

C.7蒸汽云爆炸模型分析

该工程建设项目原料罐区设100m3异丁烯储罐2台,如1台不慎发生爆裂,发生火灾爆炸,其气体泄漏量计算公式如下：

?p?p0?QL?CdA?2??p???2gh

??式中：

QL——液体泄漏速度，kg/s； Cd——液体泄漏系数； A——裂口面积，m2； ρ——泄漏介质密度，kg/m3； P——容器内介质压力，Pa； P0——环境压力，Pa； g ——重力加速度；

h ——裂口之上液位高度，m。

现假设异丁烯储罐破裂形成80mm，宽20mm的长方形裂口，裂口之上液位高度忽略，泄漏时间取1min，液体密度取670kg/m3，环境大气压取0.1MPa，介质压力取0.6MPa，液体泄漏系数取0.5。经计算，异丁烯泄漏速度为1.695kg/s，泄漏量为101.7kg。

根据荷兰应用科研院提供的蒸汽云爆炸冲击波伤害半径计算公式计算伤害半径：

R?CS?N?V?HC?

1/3式中：

R——损害半径，m；

CS——经验常数，取决于损害等级，具体损害等级见表C-5； N——效率因子，一般取10%； V——参与爆炸的可燃气体体积，m3； HC——高热值，kJ/m3，取240771.7 kJ/m3；

表C-5 损害等级表

损害等级 1 C

GB3836.12-1991爆炸性环境用防爆电气设备气体或蒸气混合物按照

其最大试验安全间隙和最小点燃电流的分级

本标准等同采用国际标准IEC79—12（1978）《爆炸性气体环境用防爆电气设备 气体或蒸气混合物按照其最大试验安全间隙和最小点燃电流的分级》。 1 主题内容与适用范围

本标准规定了大量工业生产、储存和使用的可燃性气体、蒸气（以下简称气体、蒸气）的分级基础，提供了附录A（参考件）中未列入的气体或蒸气的分级试验导则。

本标准适用于隔爆型电气设备和本质安全型电气设备，根据其运用于环境中所含气体和蒸气的种类，选择设备的相应类别和级别。 2 引用标准

GB3836.11爆炸性环境用防爆电气设备 最大试验安全间隙测定方法 3 术语

3.1 爆炸性气体混合物

在大气条件下，气体、蒸气、薄雾状的易燃物质与空气混合，点燃后，燃烧将在整个范围内传播的混合物。

3.2 最易点燃混合物（电火花的）

在规定的条件下，所需最小电能点燃的混合物。 3.3 最大试验安全间隙（MESG）

在标准规定试验条件下，壳内所有浓度的被试验气体或蒸气与空气的混合物点燃后，通过25mm长的接合面均不能点燃壳外爆炸性气体混合物的外

物化实验报告 生32 刘祯科 2003012316

液体饱和蒸气压的测定

刘祯科 2003012316 生32

同组：程磊

实验日期：2005-12-17 交报告日期：2005-12-24

1引言

实验目的、实验原理见预习报告。

2实验部分

2.1仪器、药品及实验条件

仪器：D8401－ZH型电动搅拌器（天津市华兴仪器厂）、LZ－P1压力计（清华大学化学系）、TDG2/250型自偶调压变压器（北京椿树电器厂）、ZX-1A型旋片式真空泵（沈阳教学仪器厂）、CK-1（B）型温度测量控制仪（北京林元佳业科技有限公司），等压管1支、稳压瓶1个、负压瓶1个、恒温槽1套。 药品：乙醇（分析纯）

实验条件：室温：15.8℃；大气压：102.58kPa；相对湿度：30%

2.2实验方法

测定50℃—75℃度之间，5个不同温度与饱和蒸汽压，详细步骤见预习报告。

3结果与讨论

3.1原始数据

按照2.2中的实验方法，测得数据如表1所示：

表1 不同温度下的饱和蒸汽压

序号 1 2 3 4 5

t0 ℃ 51.25 54.79 58.26 61.92 64.73

p kPa 31.46 37.28 43.84 51.65 58.42

3.2数据处理

物理化学实验教案(钟爱国) 1

实验一 液体饱和蒸气压的测定

【目的要求】

1. 掌握静态法测定液体饱和蒸气压的原理及操作方法。学会由图解法求其平均摩尔气化热和正常沸点。

2. 了解纯液体的饱和蒸气压与温度的关系、克劳修斯-克拉贝龙(Clausius- Clapeyron)方程式的意义。

3 . 了解真空泵、玻璃恒温水浴，缓冲储气罐及精密数字压力计的使用及注意事项。 【实验原理】

通常温度下(距离临界温度较远时)，纯液体与其蒸气达平衡时的蒸气压称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称为蒸气压。蒸发1mol液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热。液体的蒸气压随温度而变化，温度升高时，蒸气压增大；温度降低时，蒸气压降低，这主要与分子的动能有关。当蒸气压等于外界压力时，液体便沸腾，此时的温度称为沸点，外压不同时，液体沸点将相应改变，当外压为1atm（101.325kPa）时，液体的沸点称为该液体的正常沸点。

液体的饱和蒸气压与温度的关系用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示：

dlnp?vapHm (1) ?dTRT2式中，R为摩尔气体常数；T为热力学温度；ΔvapHm为

爆炸极限计算

爆炸反应当量浓度、爆炸下限和上限、多种可燃气体混合物的爆炸极限计算方法如下： (1)爆炸反应当量浓度。爆炸性混合物中的可燃物质和助燃物质的浓度比例，在恰好能发生完全的化合反应时，则爆炸所析出的热量最多，所产生的压力也最大。实际的反应当量浓度稍高于计算的反应当量浓度，这是因为爆炸性混合物通常含有杂质。

可燃气体或蒸气分子式一般用CαHβOγ表示，设燃烧1mol气体所必需的氧摩尔数为n，则燃烧反应式可写成：

CαHβOγ+nO2→生成气体

按照标准空气中氧气浓度为20．9％，则可燃气体在空气中的化学当量浓度X(％)，可用下式表示：

可燃气体在氧气中的化学当量浓度为Xo(％)，可用下式表示：

也可根据完全燃烧所需的氧原子数2n的数值，从表1中直接查出可燃气体或蒸气在空气(或氧气)中的化学当量浓度。其中。

可燃气体（蒸气）在空气中和氧气中的化学当量浓度

(2)爆炸下限和爆炸上限。各种可燃气体和燃性液体蒸气的爆炸极限，可用专门仪器测定出来，或用经验公式估算。爆炸极限的估算值与实验值一般有些出入，其原因是在计算式中只考虑到混合物的组成，而无法考虑其他一系列因素的影响，但仍不失去参考价值。 1)根据完全燃烧反应